12285

12285

بررسي رفتار آلياژ آلومينيم 7075 در تغيير شكل پلاستيك شديد به وسيله فرآيند ECAP

دكتري

مواد و متالورژي - متالورژي صنعتي

دي 1392

دي 1392

دكتر محمدتقي صالحي - دكتر سيد حسين سيدين

دكتر محمدرضا ابوطالبي

چكيده هدف پژوهش حاضر بررسي خواص مكانيكي، بافت و ريزساختار آلياژ آلومينيوم 7075 پرس شده در كانال¬هاي همسان زاويه¬دار (ECAP) در شرايط عمليات حرارتي مختلف مي¬باشد. در بخش اول اين پژوهش نمونه¬ها پس از عمليات حرارتي آنيل تحت 4 پاس فرآيند ECAP در دماي محيط در مسيرهاي A و BC قرار گرفتند. در ضمن اثر غلاف دار كردن نمونه¬ها با لوله مسي به¬وسيله آناليز FEM و آزمايش¬هاي عملي نيز بررسي شد. در بخش دوم پژوهش آلياژ 7075 محلول جامد در شرايط مختلف پيرسازي (پيرسازي قبل، بعد و حين فرآيند ECAP در دماهاي مختلف) 3 يا 4 پاس در مسير BC پرس شد. با توجه به ايجاد رسوبات ترد و شكننده در حين پيرسازي و ECAP نمونه¬هاي محلول جامد، جهت جلوگيري از ترك خوردن نمونه¬ها حين ECAP از فشار پشتي استفاده شد و در نمونه¬هاي پيرشده قبل از ECAP علاوه بر استفاده از فشار پشتي، افزايش دماي پرس نيز ضروري بود. خواص مكانيكي نمونه¬ها با استفاده از آزمون¬هاي سختي و كشش و ريزساختار نمونه¬ها با استفاده از XRD، TEM و EBSD بررسي شد. در ضمن بافت نمونه¬هاي آنيل نيز در دو جهت مختلف به صورت كمي و كيفي به¬وسيله XRD و EBSD مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين پژوهش نشان مي¬دهد، 3 يا 4 پاس فرآيند ECAP آلياژ 7075 در شرايط مختلف عمليات حرارتي باعث افزايش قابل ملاحظه خواص مكانيكي (بيش از 2 برابر) و ريزدانه شدن تا اندازه¬ دانه 300-1000 نانومتر مي¬شود، در ضمن اكثر دانه¬ها پس از پرس در مسير BC هم¬محور بوده و بخش عمده مرزهاي دانه زاويه ¬بزرگ¬ مي¬باشند. استفاده از غلاف مسي باعث كاهش قابل ملاحظه نيروي لازم براي پرس، افزايش اندك خواص مكانيكي و توزيع همگن¬تر كرنش و سختي مي¬شود. بررسي بافت با استفاده از تصاوير قطبي و توابع توزيع جهت¬گيري و همچنين محاسبات اجزاء بافت ECAP نشان مي¬دهد، بافت پاس¬ اول ECAP وابستگي زيادي به بافت اوليه دارد، ولي بافت پاس¬هاي بعدي بيشتر به مسير فرآيند وابسته است. بررسي¬ رسوبات نمونه¬هاي محلول جامد پيرسازي شده در شرايط مختلف نشان مي¬دهد، حداكثر خواص مكانيكي زماني حاصل مي¬شود كه ريزساختار عمدتا حاوي رسوبات بسيار ريز و پراكنده فاز ɳʹ باشد. افزايش دماي ECAP باعث افزايش اندازه دانه و اندازه رسوبات، كاهش كسر مرزهاي زاويه ¬بزرگ¬ و همچنين استحاله فاز ɳʹ به ɳ شده و در نتيجه كاهش خواص مكانيكي مي¬شود. در مجموع مي¬توان عنوان نمود فرآيند بهينه جهت دست¬يابي به حداكثر خواص مكانيكي در كمترين زمان و پايين¬ترين هزينه، فرآيند پيرسازي حين ECAP در دماي ˚C120 مي¬باشد. دليل افزايش قابل ملاحظه استحكام آلياژ 7075-Al حين ECAP فعال شدن همزمان مكانيزم¬هاي استحكام¬بخشي مختلف شامل مرزدانه¬ها، برهم¬كنش نابجايي¬ها و تشكيل رسوبات مي¬باشد. سهم هريك از مكانيزم¬هاي استحكام¬بخشي مرزدانه¬ها و نابجايي¬ها در افزايش استحكام نمونه¬هاي محلول جامد ECAP شده حدود 20 درصد و سهم مكانيزم استحكام¬بخشي ناشي از رسوبات حدود 50 درصد محاسبه شد. كلمات كليدي: فرآيند ECAP آلياژ 7075-Al، خواص مكانيكي، ريزساختار، بافت، مكانيزم¬هاي استحكام¬بخشي.